NAVRHOVÁNÍ VÝROBKŮ Z PLASTŮ · 3. 10. 2013 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 3 2013 2 LEKCE datum...

transcript

PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 3 2013 1

PŘÍRODNÍ POLYMERY

Vosky, přírodní gumy RNDr. Ladislav Pospíšil, CSc.

POLYMER INSTITUTE BRNO

spol. s r.o.

ladislav.pospisil@polymer.cz

www.polymer.cz

pospisil@gascontrolplast.cz

www.gascontrolplast.cz

UČO:29716

3. 10. 2013

3. 10. 2013 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU

3 2013

LEKCE datum téma

1 19.IX. Úvod do předmětu - Struktura a názvosloví přírodních polymerů, literatura

2 26. IX. Deriváty kyselin, - přírodní pryskyřice, vysýchavé oleje, šelak

3 3. X. Vosky, přírodní gumy

4 10. X. Polyterpeny – přírodní kaučuk, získávání, zpracování a modifikace

5 17. X. Polyfenoly – lignin, huminové kyseliny

6 24. X. Polysacharidy I – škrob

7 31. X. Polysacharidy II – celulóza

8 7. XI. Bílkovinná vlákna I

9 14. XI. Bílkovinná vlákna II

10 21. XI. Kasein, syrovátka, vaječné proteiny

11 28. XI. Identifikace přírodních látek

12 5. XII. Laboratorní metody hodnocení přírodních polymerů

13 12. XII.

EXKURZE –ŠKROBÁRNA, VÝROBA A ZPRACOVÁNÍ ŠKROBŮ bude zařazeno podle

časových moţností i jindy

14 19. XII.

EXKURZE – KOŢELUŢNA, VÝROBA KLIHU A ŢELATINY bude zařazeno podle

časových moţností i jindy

Tuky – jen pro oţivení paměti z minulé

přednášky

• Rostlinné tuky (oleje)

– Glyceridy

– Vyšší mastné kyseliny (> 10 C)

• Nasycené

• Nenasycené

– Jedna dvojná vazba

– Více dvojných vazeb

» Izolované

» Konjugované

2 2013

Jak liší oleje a vosky?

• Glyceridy

• Vyšší mastné

kyseliny (> 10 C) • Nenasycené

• Izolované

• Konjugované

• Alkoholy s delším

alifatickým řetězcem

(cca. C > 15)

• Vyskytují se i vosky na

bázi DIOLŮ

• Vyšší mastné kyseliny

(cca. > 15 C), většinou

NASYCENÉ

2 2013

Proč jsou asi oleje kapalné a vosky tuhé

(za normální teploty)?

• Nenasycené

• Izolované

• Konjugované

• Jaká je pohyblivost

okolo DVOJNÉ vazby?

• Jak toto ovlivní

moţnost krystalizace?

• Vyšší mastné kyseliny

(cca. > 15 C), většinou

NASYCENÉ

• Jaká je pohyblivost

okolo JEDNODUCHÉ

vazby?

• Jak toto ovlivní

moţnost krystalizace?

• JAK KRYSTALIZUJÍ

POLYOLEFINY ?

2 2013

Od OLEJE k VOSKU

RICINOVÝ OLEJ (eng. Castor Oil)

2 2013

TŘI DVOJNÉ VAZBY

HYDROGENACE

VOSK eng. Castor Wax

Volné –OH skupiny zůstávají

Něco mezi OLEJEM a VOSKEM

LŮJ (eng.Tallow)

2 2013

JEDNA DVOJNÁ VAZBA ( kys. Olejová) + dvě

nasycené mastné kyseliny (kys. Stearová)

Na co byl používán v minulosti a na co lze

použít dnes?

Produkty

Přírodní produkty

– Obnovitelné zdroje

• Živočišný původ (výjimečně)

• Rostlinný původ (převaţuje)

– NEOBNOVITELNÉ ZDROJE

• Modifikované přírodní produkty

• Syntetické produkty

Proč zařazujeme i vosky?

Řada z nich má molekulovou hmotnost v

oligomerní oblasti a řadu z nich lze vyrobit

polymerací alkenů 26. 9. 2013 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU

2 2013

3 2013

Včeličky, tak nám přistál

Boeing • http://aktualne.centrum.cz/domaci/regiony/

praha/fotogalerie/2013/09/15/vcelicky-tak-

nam-pristal-

boeing/#utm_source=aktualne.centrum.cz

&utm_medium=gallery-hint

3 2013

VČELÍ VOSK

2 2013

3 2013

Včelí vosk patří mezi tzv. éčka (E901) Ve staročeských textech se med (resp. plást medu, plástev, latinsky

favus, anglicky honeycomb) označuje slovem STRDÍ (střední rod,

to strdí, původně nesklonné, téţ ta stred, ten strda[4]) které je

všeslovanského původu. V odborné včelařské terminologii se jako

strdí označuje medem zanesené včelí dílo (plástev z včelího

vosku) volně ţijících včel.

VČELÍ VOSK

Mezi známé hrdiny antické mytologie, kteří se se Sirénami setkali, patří

Odysseus a Argonauti. Odysseus při své dlouhé plavbě z trojské války

poznal ostrov Sirén dříve, neţ se dostali na doslech, a proto nařídil svým

muţům, aby si zalepili uši voskem (včelím) a nemohli tak být

přilákáni jejich zpěvem. On sám se však neohlušil, pouze se nechal

připoutat ke stěţni, a tak jako jediný mohl slyšet jejich líbezný zpěv.

Argonauti byli rovněţ lákáni zpěvem Sirén, ale měli s sebou velkého pěvce

Orfea, který je ochránil před Sirénami tak, ţe je svým zpěvem přehlušil.

2 2013

VČELÍ VOSK

• PATRNĚ NEJDŮLEŢITĚJŠÍ

PŘÍRODNÍ VOSK

• Do nedávna jsme na jeho

kvalitu měli i ČSN

• VYUŢÍVANÝ UŢ TISÍCE

LET > báje o Odysseovi a

sirénách

2 2013

VČELÍ VOSK

2 2013

triacontanyl (myricyl) palmitate CH3(CH2)29O-CO-(CH2)14CH3

• Povaţován za HLAVNÍ SLOŢKU z dosud cca. 285

nalezených sloţek, cca. 111 dosud

NEidentifikovaných sloţek čeká na vás!

• (Údaje z různých zdrojů se liší, berte to jen jako

ukázku složitosti přírodního produktu)

• Můţe se lišit podle místa původu a druhu včel

• Některé sloţky jsou těkavé

2 2013

FRAKCE PODÍL POZNÁMKA

Hydrocarbons 14% Hlavně nasycené uhlovodíky C13 – 39 a cis alkeny C 31 - 33

Monoesters 35% Hlavně kys. Palmitová s alkoholy C 24 – 32

Diesters 14% obsahují 15-hydroxypalmitovou kyselinu vázanou α, ω 1-

dioly s palmitovou nebo nenasycenou kyselinou

Triesters 3% Odvozeno od triolů

Hydroxy

monoesters 4%

Hydroxy polyesters 8%

Acid esters 1%

Acid polyesters 2%

Free acids 12% hlavně C24, méně C26 a C28, ale někde je uváděna jako

hlavní „Cerotic acid“ – kyselina hexakosanová

Free alcohols 1% Myricylalkohol & CERYL ALCOHOL

Unidentified 6%

3 2013

Cerotic acid = kyselina hexakosanová =

kyselina cerotová (C26H52O2)

myricylalkohol (triakontan-1-ol) C30H61OH

CERYL ALCOHOL

white crystalline alcohol C27H55OH occurring

as an ester in waxes (as beeswax)

VČELÍ VOSK VLASTNOSTI

3 2013

• Bod tání 61 – 70 °C

• Rozpustnost:

– Terpentýn,

– Amylalkohol,

– Toluen,

– Benzin,

– Chloroform,

• Za normální teploty plastický, po ochlazení

tvrdý a křehký

VČELÍ VOSK modifikace

3 2013

• FALŠOVÁNÍ – přídavek parafínů, kys.

Stearové, …

• ČIŠTĚNÍ – přetavení v horké vodě,

oxidace, ………..

• Zvýšení lepivosti > + pryskyřice, např.

kalafuna

• Zvýšení tuhosti > + tvrdší vosky

• Vaření s roztoky alkálií > PUNSKÝ

VOSK (mýdla Na+, K+) s vyšším bodem

tání

VČELÍ VOSK v historii

• Odlévání kovů „na ztracený vosk“

• Svíčky – dnes snad jen u východních

křesťanů

• Impregnace – díky nasycenosti kyselin

neoxiduje

• Pečetě

• ………..

3 2013

From the 16th century it was compounded of

various proportions of shellac, turpentine,

resin, chalk or plaster, and coloring matter

(often vermilion, or red lead), but not necessarily

beeswax. The proportion of chalk varied; coarser

grades are used to seal wine bottles and fruit

preserves, finer grades for documents. In some

situations, such as large seals on public

documents, beeswax was used.

JINÉ SLOŢENÍ:

• VČELÍ VOSK,

• KARNAUBSKÝ

• KALAFUNA,

• KŘÍDA,

• Pigmenty

anorganické

(PROČ?)

Pečetě

VČELÍ VOSK v moderním světě • Odlévání kovů „na ztracený vosk“

• Impregnace – díky nasycenosti kyselin

neoxiduje

• Leštidla

• Potravinářství & farmacie – lesklý povrch

bonbónů a tablet

• Konzervace kovů a dřeva – zůstává

rozpustným po staletí, nízká propustnost pro vodní páry > politury na nábytek > pošlu

jako samostatný soubor

• Rentoaláţ

3 2013

VČELÍ VOSK - kontrola pravosti

3 2013

• Poměr esterového čísla a čísla

kyselosti má být 3,6 – 4,3

• Poměr hlavních sloţek triacontanyl

palmitate CH3(CH2)29O-CO-(CH2)14CH3

to cerotic acid CH3(CH2)24COOH, the

two principal components, being 6:1 >

METODA?

• Plynová chromatografie (GC) po

převedení na metylestery kyselin

Teď prudce změníme směr zájmu!

3 2013

Přírodní produkty > NEOBNOVITELNÉ

ZDROJE > OZOKERIT (ZEMNÍ VOSK –

MINERÁLNÍ VOSK – PŘÍRODNÍ PARAFÍN)

Ozokerit v historii

3 2013

• Čištění přetavením a filtrací

• Čištění H2SO4 a pak aktivním uhlím

• Zlepšení barvy a odstranění

netavitelných příměsí

ROZDESTILOVÁNÍ

• CERESIN > svíčky, ŘEDĚNÍ VČELÍHO

• VAZELÍNA > mazivo, báze mastí,

Ozokerit v současnosti

3 2013

• Spíše mineralogická kuriozita

• Nahrazen většinou výrobky z ropy -

levné

• Nahrazen metallocenovými vosky –

moţnost přesného nastavení

vlastností, ale draţší

CERESIN 1

3 2013

• Původně vyráběn přečištěním

(chemické & fyzikální) OZOKERITU

• NYNÍ hlavně mísením různých produktů

z ropy >levné

• Na rozdíl od parafínu obsahuje

rozvětvené a cyklické struktury >

plasticita za zvýšené teploty

CERESIN 2

3 2013

• Bobtnání v rozpouštědlech a olejích >

VOSKOVÉ PASTY

• BOD TÁNÍ cca. 60 – 70 °C

ROZPUSTNOST

• Terpentýn,

• Benzen (nyní „na indexu“), snad i toluen

• Chloroform,

• Benzín,

• Petroléter (uhlovodíky s délkou řetězce C5–7

(tv asi 30–70 °C)

CERESIN 3 - použití

3 2013

• Konzervování (tukování)usní

• Všeobecně jako prostředek povrchové

ochrany, a to nejen kovů

• Voskové pasty na modelování atd.

• Náhrada včelího vosku nebo jeho

ředění

PARAFÍN

3 2013

The hydrocarbon C31H64 is a typical component of paraffin wax.

Podobně ale

vypadá i HDPE

a LDPE >

PROČ?

PARAFÍN 2

3 2013

• Obsahuje hlavně LINEÁRNÍ STRUKTURY

• PARAFÍN = vyšší alkan, cca. Od C26 výše

• Body tání jsou cca. 45 – 70 °C

• Body varu okolo 300 °C > vakuová destilace

produktů z ropy > krystalizace ze směsi s

• Hustota cca. 900 kg/m3, podobně jako HDPE

> PROČ?

• VÝBORNÉ ELEKTROIZOLAČNÍ VLASTNOSTI

• Výborná chemická odolnost i proti HF >

preparace skleněných lahví na kys. HF

PARAFÍN 3

3 2013

• Výborná chemická odolnost proti

povětrnostním vlivům

• Vodoodpudivé nánosy > dříve kelímky na

Pribináček, pivo a limo

• Ředění draţších přírodních vosků, ale

nebezpečí rozfázování

• Leštící pasty,

• Svíčky

• Lyţařské vosky

• Součást odstraňovačů starých nátěrů > brání

rychlému odpaření rozpouštědla

PARAFÍN 4

3 2013

• pouţívá se jako přísada do otrávených návnad pro

hlodavce - (návnadu nadnáší ve vodě)[3]

• kosmetika - krémy, masti, rtěnky, líčidla

• lázeňství - zábaly

• výroba hydroizolačních či kluzných vosků či krémů

(lyţařských, automobilových, na obuv, štěpařských,

• přesné odlévání kovů či jiných materiálů

• impregnace dřeva

• stavebnicví - injektáţe do zdiva, impregnace

stavebních prvků

• ochrana střeliva například dynamitových patron před

vlhkostí[3]

• zalévání do tkání při přípravě preparátu v histologii

PARAFÍN 5

3 2013

• Parafín se dodává buď ve formě šupinek, pecek

anebo desek.

• Cena obyčejného parafínu se dlouhodobě pohybuje

kolem 30 Kč/kg (2006 - 2008). HDPE i LDPE jsou nyní

za cca. 35 Kč/kg

• Označení parafínu (např. 60/62 nebo 50/52) značí

teplotu TUHNUTÍ KROUŢEK – KULIČKA, nikoli bod

tání!.

VÝROBCE PARAFÍNŮ V TUZEMSKU

• PARAMO, a.s., Pardubice www.paramo.cz

• Sedm typů s teplotou TUHNUTÍ KROUŢEK – KULIČKA

50/52 aţ 62/64 °C (ČSN 65 7115)

• Popel cca. 0,02 % hmot. > velmi čisté

PARAFÍN 6 ČSN 65 7115

3 2013

Parafiny a cereziny - Stanovení teploty tuhnutí

na otáčejícím se teploměru

Anotace obsahu

• Tato norma určuje postup pro stanovení teploty

tuhnutí pevných uhlovodíků, parafinů, cerezinů,

vosků a jiných podobných výrobků.

Z roztaveného vzorku se teploměrovou

nádobkou nabere kapka vzorku. Vzorek se

ochlazuje na otáčejícím se teploměru a

zaznamená se teplota, při které se kapka

začne otáčet s teploměrovou nádobkou.

Mikrokrystalický vosk

Opět produkt získávaný při destilaci

Parafín

• Obsahuje hlavně

LINEÁRNÍ STRUKTURY

• Bezbarvý

• Od C26 výše

• Téměř transparentní

• Obsahuje hlavně

LINEÁRNÍ, rozvětvené i

cyklické STRUKTURY

• Většinou naţloutlý aţ

nahnědlý, bezbarvý jen

po rafinaci

• Od C50 výše

• Opalescentní

3 2013

použití – podobné jako parafín

• Je lepivější > lepší na nánosy

• Směsi s jinými vosky, kterým dodává

tvárnost

• Ostatní podobně jako parafín

3 2013

MŮJ OBLÍBENÝ VOSK

MONTÁNNÍ VOSK

3 2013

• Přírodní produkty >

NEOBNOVITELNÉ ZDROJE >

EXTRAKCE LIGNITU NEBO HNĚDÉHO

• Montánní pryskyřice

• Montánní vosk

• Asfalt

MONTÁNNÍ VOSK 1

3 2013

Montanic acid (C28H56O2)> estery > Montánní

Je udáváno C24 – C30 pro „Montánové kyseliny“

Obsaţena v těchto voscích: • Montánní vosk

• Čínský vosk

• Včelí vosk

MONTÁNNÍ VOSK 2

3 2013

• Estery – cca. 62- 68 % hmot.

• Volná kyselina montánová – cca. 22-26

% hmot.

• Parafíny – 0,5 % hmot.

• Volné vyšší alkoholy, ketony,

pryskyřice – zbytek do 100 % hmot.

Vyšší bod tání – cca. 82 – 95 °C

Dosti tvrdý

MONTÁNNÍ VOSK 3

3 2013

Moţnosti přípravy MODIFIKOVANÝCH

PRODUKTŮ

• Estery – ZMÝDELNĚNÍ i částečné

• Volná kyselina montánová – vznik solí

Me+ či Me+2

• Volná kyselina montánová –

esterifikace s dioly (etylénglykol) a

trioly (glycerin)

• Řada vosků LICOWAX firmy Clariant

MONTÁNNÍ VOSK 4

3 2013

MONTÁNNÍ VOSK 5

3 2013

MONTÁNNÍ VOSK 6

• Obecně tam, kde je potřeba lesklý a

relativně tvrdý nános (povrch)

– Leštěnky na auta – cca. třetina světové

spotřeby

– Krémy na boty

– Mazivo při zpracování plastů

– Náhrada či modifikace včelího vosku

– ……………….

3 2013

ZPÁTKY K ROSTLINÁM!

Karnaubský vosk 1

3 2013

• Přírodní produkty > OBNOVITELNÉ

ZDROJE > voskovitý povlak na

karnaubské palmě, rostoucí v Brazílii

• Usušené listy > mechanické oddělení >

přetavení

• Myricilcerotát – hlavní sloţka (cca. 80 %

hmot.)

• C30H61OOC25H51O (ve VČELÍM VOSKU je

udávána jak tato kyselina, tak alkohol)

Karnaubský vosk 2

3 2013

• Vysoký bod tání, cca. 81 – 86 °C

• Přídavek zvyšuje b.t. a tvrdost jiných vosků,

podobně jako montánní vosk

• Za normální teploty rozpustný v diisopropyléteru a

chloroformu, za horka v EtOH, terpentýnu, ketonech,

• Pouţití pro zvýšení tvrdosti a tepelné odolnosti

jiných vosků, např. včelího

• Leštidla

• Potahy na léčiva

• Separační prostředek při zpracování plastů

Karnaubský vosk 3

3 2013

Další látky řazené mezi vosky

• Lanolín – z odpadu po čištění ovčí vlny

• Japonský vosk – z plodů stromu

• Čínský vosk – sekret hmyzu

• Vorvanina – lebeční dutina vorvaně

obrovského

• Espartový vosk – ochranný povlak na

trávě espartové

• ………………..

3 2013

Necháme to k

POLYTERPENŮM

Přírodní gumy

NAVRHOVÁNÍ VÝROBKŮ Z PLASTŮ · 3. 10. 2013 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 3 2013 2 LEKCE datum...

Documents